1. Podstawowe pojęcia i terminy

1. Cement- spoiwo hydrauliczne z drobno zmielonego materiału nieorganicznego, który po zmieszaniu z wodą wiąże i po stwardnieniu pozostaje trwały także pod wodą

2. Zaprawa- mieszanina cementu i wody oraz wszystkich składników, które przechodzą w całości przez sito o oczkach 2mm, występująca w mieszance betonowej i po jej stwardnieniu w betonie

3. Zaczyn cementowy- mieszanina cementu i wody występująca w mieszance betonowej i po jej stwardnieniu w betonie (stwardniały zaczyn cementowy nazywa się też często kamieniem cementowym)

4. Skład cementu:

-składniki główne- specjalnie wybrany materiał nieorganiczny, którego udział w stosunku do sumy masy wszystkich składników głównych i składników drugorzędnych przekracza 5% masy (klinkier cementu portlandzkiego, granulowany żużel wielkopiecowy, pucolany, popiół lotny, łupek palony, wapień, pył krzemionkowy)

-składniki drugorzędne- specjalnie wybrany materiał nieorganiczny, którego udział w stosunku do sumy masy wszystkich składników głównych i składników drugorzędnych nie przekracza 5% masy

-siarczan wapnia

-dodatki

2. Badania cementów

1. Cel ćwiczenia- zbadanie wytrzymałości cementu na zginanie i ściskanie. W praktyce cement poddawany jest badaniu w celu uzyskania możliwie wysokiej gwarancji, że z danego cementu uzyska się założone wartości podstawowych cech betonu, cement musi mieć ściśle określone właściwości techniczne, których sposoby badania są podane w odnośnych normach.

2. Aparatura badawcza

1. Mieszarka do zaprawy

2. Forma trójdzielna do beleczek (4x4x16cm)

3. Wstrząsarka laboratoryjna

4. Aparat Michaelisa

5. Prasa hydrauliczna

6. waga

3. Opis i przebieg badania

1. Sporządzenie zaprawy normowej: 450g cementu (CEM I 32,5R), 1350g piasku normowego, 225g wody, W/C=0,5 co oznacza, że brakło cementu i była nadwyżka wody

2. Badanie plastyczności zaprawy

3. Wykonanie beleczek

4. Przechowywanie form z beleczkami 24h. Po upływie doby rozformowano beleczki i opisano oraz przechowywano przez 28 dni zanurzone w wodzie.

5. Badanie wytrzymałości na zginanie w aparacie Michaelisa.

Norma przewiduje badanie tylko wytrzymałości na ściskanie cementu. Ta wartość wystarcza na przybliżone ustalenia pozostałych cech wytrzymałościowych i dlatego stanowi podstawę do oceny jakości cementu. W betonie poszczególne wytrzymałości zależą od wytrzymałości słabszego składnika. Mimo iż norma przewiduje badanie tylko wytrzymałości na ściskanie, przeprowadziliśmy także w aparacie Michaelisa wytrzymałość belek na zginanie. Zasada działania aparatu polega na obciążeniu beleczki siłą skupioną, przyłożoną w środku rozpiętości beleczki. Siła ta wywołana jest przez śrut, sypiący się ze zbiornika do naczynia wiszącego na ramieniu dźwigni. Przekładnie dźwigni 1/5 i 1/10 zamieniają ciężar naczynia ze śrutem na siłę łamiącą beleczkę. Siłę przykładamy prostopadle do kierunku warstwowania.

6. Badanie wytrzymałości na ściskanie

Jest to badanie, które przewiduje norma. Na jej podstawie można ustalić pozostałe wytrzymałości cementu. Badanie to wykonuje się na prasie hydraulicznej na połówkach beleczek złamanych wcześniej w aparacie Michaelisa. Podczas badania połówkę beleczki umieszcza się na płytce dociskowej (4x6,5) i obciąża siłą ściskającą P, aż do zniszczenia próbki.

4. Obliczenia i wyniki

Nr belki	Wytrzymałość na zginanie [MPa]	Wartość średnia [MPa]
1	8,79	8,91
2	8,97
3	8,96

Nr belki	Wytrzymałość na ściskanie [MPa]	Różnica pomiędzy połówkami belki	Wartość średnia [MPa]
1a	23,6	2,16	22,47
1b	21,44
2a	21,6			1,84
2b	23,44
3a	23,08			1,4
3b	21,68

1. Wytrzymałość na zginanie obliczamy na podstawie wzoru R_zg= 1,17 * P

gdzie: P- masa pojemnika ze śrutem

1. Belka 1

R_zg=1,17*7,514=8,79 MPa

2. Belka 2

R_zg=1,17*7,668=8,97 MPa

3. Belka 3

R_zg=1,17*7,663=8,96 MPa

2. Wytrzymałość belek na ściskanie obliczamy ze wzoru R_sc= P/F, gdzie:

P- siła ściskająca

F- pole powierzchni (podkładka 0,0025 m²)

1. Belka 1a

R_sc= 59 kN / 0,0025 m² = 23,6 MPa

2. Belka 1b

R_sc= 53,6 / 0,0025= 20,28 MPa

3. Belka 2a

R_sc= 54/0,0025=17,24 MPa

4. Belka 2b

R_sc=58,6/0,0025=20,72 MPa

5. Belka 3a

R_sc=57,7/0,0025=18,64 MPa

6. Belka 3b

R_sc=54,2/0,0025=22,44 MPa

5. Wnioski

Wszystkie belki były wykonane z tej samej zaprawy normowej, co oznacza że wytrzymałość każdej z belek na zginanie powinna być podobna. Podobna sytuacja ma się z wytrzymałością na ściskanie. Każda część złamanej belki powinna mieć tą samą wytrzymałość na ściskanie. Wytrzymałość zaczynów na ściskanie powinna mieścić się przedziale od 32,5 do 52,5 MPa. Wytrzymałość naszych belek na ściskanie jest o 10 MPa mniejsza od wytrzymałości normowej. Zachodzi także różnica pomiędzy wytrzymałością każdej z dwóch części belek. Różnica pomiędzy poszczególnymi połówkami belek jest zbliżona. Wytrzymałość zaprawy lub betonu zależy od kohezji zaczynu cementowego oraz od jego adhezji (przyczepności) do cząstek kruszywa, jak również od wytrzymałości samego kruszywa. Wpływ na wytrzymałość zaczynu, a więc też i betonu ma także temp. Im niższa, ale dodatnia temperatura tym w I okresie dojrzewania większa ilość cementu wejdzie w reakcję z wodą, co wpłynie korzystnie na wytrzymałość zaczynu i betonu. Wpływ na wytrzymałość belek ma także wilgotność. Im większa wilgotność, tym większy spadek wytrzymałości na ściskanie. Podczas badania wytrzymałości na zginanie wyszła nam duża różnica w sile łamiącej belkę. Główną przyczyną tego jest nieumiejętność studentów, którzy wsypali zbyt dużą ilość śrutu do pojemnika, który obciążał belkę.

Literatura:

1. Grabarczyk L., Materiały do Laboratorium z Technologii Betonu (Cement), Skrypt PG, Gdańsk

2. Neville A.M., Właściwości betonu, Wydanie czwarte, Kraków 2000

3. Jamroży Z., Beton i jego technologie, PWN, Warszawa- Kraków 2003

---